Оптикалық деңгейдегі кремний карбиді толқын өткізгіш AR көзілдірігі: жоғары таза жартылай оқшаулағыш субстраттарды дайындау

AI революциясы аясында AR көзілдірігі қоғамдық санаға бірте-бірте енуде. Виртуалды және нақты әлемдерді біркелкі үйлестіретін парадигма ретінде AR көзілдірігі VR құрылғыларынан ерекшеленеді, бұл пайдаланушыларға цифрлық жобаланған кескіндерді де, қоршаған ортадағы жарықты да бір уақытта қабылдауға мүмкіндік береді. Бұл қос функционалдылыққа қол жеткізу үшін — сыртқы жарық өткізгіштігін сақтай отырып, микродисплей кескіндерін көзге проекциялау — оптикалық дәрежелі кремний карбидіне (SiC) негізделген AR көзілдіріктері толқын өткізгіш (жарық бағыттағыш) архитектурасын пайдаланады. Бұл дизайн схемалық диаграммада көрсетілгендей, оптикалық талшықты жіберуге ұқсас кескіндерді жіберу үшін толық ішкі шағылыстыруды пайдаланады.

Әдетте, бір 6 дюймдік жоғары таза жартылай оқшаулағыш субстрат 2 жұп көзілдірікті, ал 8 дюймдік субстрат 3-4 жұпты сыйдыра алады. SiC материалдарын қабылдау үш маңызды артықшылық береді:

1. Ерекше сыну көрсеткіші (2.7): Кәдімгі AR конструкцияларында жиі кездесетін кемпірқосақ артефактілерін жоя отырып, бір линза қабатымен >80° толық түсті көру өрісін (FOV) қосады.
2. Біріктірілген үш түсті (RGB) толқын өткізгіш: құрылғы өлшемі мен салмағын азайта отырып, көп қабатты толқын өткізгіш стектерін ауыстырады.
3. Жоғары жылу өткізгіштік (490 Вт/м·К): Жылудың жинақталуынан туындаған оптикалық деградацияны азайтады.

Бұл жетістіктер SiC негізіндегі AR көзілдіріктеріне нарықтың күшті сұранысын тудырды. Қолданылатын оптикалық дәрежелі SiC әдетте жоғары таза жартылай оқшаулағыш (HPSI) кристалдарынан тұрады, олардың қатаң дайындық талаптары ағымдағы жоғары шығындарға ықпал етеді. Демек, HPSI SiC субстраттарын дамыту маңызды болып табылады.

1. Жартылай оқшаулағыш SiC ұнтағының синтезі
Өнеркәсіптік ауқымдағы өндіріс негізінен жоғары температуралық өздігінен таралатын синтезді (SHS) пайдаланады, бұл процесс мұқият бақылауды талап етеді:

• Шикізат: 99,999% таза көміртекті/кремний ұнтақтары, бөлшектерінің өлшемдері 10–100 мкм.
• Тигельдің тазалығы: Графит компоненттері металл қоспаларының таралуын азайту үшін жоғары температурада тазартудан өтеді.
• Атмосфераны бақылау: 6N-тазалық аргон (желідегі тазартқыштары бар) азоттың қосылуын басады; HCl/H₂ ізі газдары бор қосылыстарын ұшқындандыру және азотты азайту үшін енгізілуі мүмкін, дегенмен H₂ концентрациясы графит коррозиясының алдын алу үшін оңтайландыруды қажет етеді.
• Жабдық стандарттары: Синтездеу пештері ағып кетуді тексерудің қатаң хаттамалары бар <10⁻⁴ Па базалық вакуумға жетуі керек.

2. Кристалл өсу қиындықтары
HPSI SiC өсімі ұқсас тазалық талаптарын бөліседі:

• Шикізат: B/Al/N <10¹⁶ см⁻³, Fe/Ti/O шекті шектен төмен және минималды сілтілік металдары (Na/K) бар 6N+-тазалықтағы SiC ұнтағы.
• Газ жүйелері: 6Н аргон/сутегі қоспалары кедергіні арттырады.
• Жабдық: Молекулярлық сорғылар өте жоғары вакуумды (<10⁻⁶ Па) қамтамасыз етеді; тигельді алдын ала өңдеу және азотты тазарту өте маңызды.

Субстрат өңдеу инновациялары
Кремниймен салыстырғанда, SiC ұзартылған өсу циклдары және өзіне тән стресс (крекинг/жиектің сынуын тудыратын) кеңейтілген өңдеуді қажет етеді:

• Лазерлік кесу: 200 мкм жұқарту мүмкіндігі бар 30 пластинаны (350 мкм, сым аралау) 20 мм буль үшін >50 вафлиге дейін арттырады. Өңдеу уақыты 8 дюймдік кристалдар үшін 10–15 күннен (сымдық ара) <20 мин/вафлиге дейін төмендейді.

3. Өнеркәсіптік ынтымақтастық

Meta компаниясының Orion командасы ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық инвестицияларды ынталандыра отырып, оптикалық деңгейлі SiC толқын жолағын қабылдауға мұрындық болды. Негізгі серіктестіктерге мыналар жатады:

• TankeBlue & MUDI Micro: AR дифракциялық толқын өткізгіш линзалардың бірлескен дамуы.
• Jingsheng Mech, Longqi Tech, XREAL және Kunyou Optoelectronics: AI/AR жеткізу тізбегін біріктіру үшін стратегиялық альянс.

Нарық болжамдары 2027 жылға қарай жыл сайын 250 000 6 дюймдік (немесе 125 000 8 дюймдік) субстратты тұтынатын 500 000 SiC негізіндегі AR бірлігін бағалайды. Бұл траектория SiC-тің келесі буын AR оптикасындағы трансформациялық рөлін атап көрсетеді.

XKH жоғары сапалы 4H-жартылай оқшаулағыш (4H-SEMI) SiC субстраттарын жеткізуге маманданған, диаметрі 2 дюймден 8 дюймге дейін ауытқиды, РЖ, қуат электроникасы және AR/VR оптикасындағы арнайы қолданбалы талаптарды қанағаттандыру үшін бейімделген. Біздің күшті жақтарымызға көлемді сенімді қамтамасыз ету, дәлдікпен теңшеу (қалыңдық, бағдарлау, бетті өңдеу) және кристалдың өсуінен жылтыратуға дейін толық үй ішінде өңдеу кіреді. 4H-SEMI-ден басқа, біз әртүрлі жартылай өткізгіш және оптоэлектрондық инновацияларды қолдайтын 4H-N-типті, 4H/6H-P-типті және 3C-SiC субстраттарын ұсынамыз.